Un nouveau matériau pour purifier le gaz naturel

Le gaz naturel extrait du sol a besoin que l'on élimine l'eau et le CO2 qu'il contient, afin que seul le méthane reste présent. Cette séparation s'opère grâce à divers matériaux comme les zéolites, des cristaux d'aluminosilicates incroyablement poreux. Bien que très efficaces, ils demandent beaucoup d'énergie pour être régénérés entre chaque utilisation. Des chercheurs de l'université KAUST, de l'Institut Lavoisier Versailles et de l'Institut Charles Gerhardt Montpellier sont parvenus à concevoir un nouveau matériau extrêmement stable et facilement recyclable : KAUST-8. Il appartient à la famille des metal organic frameworks (MOF), des matériaux cristallins composés d'ions métalliques et de ligands organiques. Ce nouveau MOF est formé d'unités métalliques d'aluminium fluorés associés à des ligands pyrazine. 

KAUST-8 se présente sous la forme d'un réseau tridimensionnel générant des tunnels si petits (0,36 nanomètre) qu'ils n'autorisent pas les molécules de méthane à pénétrer à l'intérieur. Les molécules d'eau et de dioxyde de carbone peuvent cependant y accéder et rester piégées par interactions avec des sites distincts : l'eau sur les sites métalliques d'aluminium et le dioxyde de carbone vers les atomes de fluor et la pyrazine, prédit par des simulations numériques. KAUST-8 est ainsi capable de purifier le gaz naturel avec des performances bien meilleures que celles des autres tamis moléculaires couramment employés. Ces travaux montrent également qu'il est possible de moduler les propriétés structurales et chimiques des MOF afin de les adapter à la séparation de molécules de taille plus grande, d'un intérêt majeur dans le domaine de l'énergie et de l'environnement.

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• 1Université des sciences et technologies du roi Abdallah.